JP2002092843A - 磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 垂直磁気記録媒体の記録密度を高めるために
軟磁性下地膜としてグラニュラー軟磁性膜のみを使用す
る場合、磁壁が生じるため、磁壁移動や磁壁の揺らぎに
よるノイズが発生して、その上層磁性膜の記録パターン
に悪影響を及ぼしていたため、この影響を無くし、低ノ
イズで高記録密度が可能な磁気記録媒体が必要になっ
た。 【解決手段】 基板とこの基板上に少なくとも１層以上
の下地膜を有し、この下地膜上に磁性膜を有する垂直磁
気記録媒体であって、基板上に設けられた軟磁性下地膜
が非磁性母材中に軟磁性金属粒子が分散したグラニュラ
ー構造を有する上層と、連続膜構造を有す下層の２層複
合構造となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク等の
磁気記録媒体に関し、特に記録再生特性の良好な垂直磁
気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータやワーク
ステーションの高性能化、小型化に伴い、ハードディス
クドライブである磁気ディスク装置も小型化、大容量化
してきている。この磁気ディスク装置に採用される磁気
ディスクは、更なる高面記録密度化が要求され、その実
現に向けて垂直磁気記録方式が検討されている。

【０００３】垂直磁気記録方式は、磁気テープ、磁気デ
ィスク等の走行方向に対して垂直方向、すなわち磁気記
録媒体の厚さ方向に磁化容易軸を持つように磁気記録用
磁性層（垂直磁化膜）が表面に設けられた垂直磁気記録
媒体を使用する。この垂直磁気記録媒体の厚さ方向に強
い磁化分布を生じる垂直磁気記録用ヘッドを用い、磁気
記録媒体の垂直磁化膜を媒体の厚さ方向に磁化し、磁化
を残留させることで情報を記録するものである。

【０００４】また、磁気記録媒体として基板上に単に垂
直磁化膜を1層のみ有する垂直磁気記録媒体よりも、基
板上に高透磁率の軟磁性膜を下地膜として設け、更にそ
の上に垂直磁化膜を形成する２層構造の垂直磁気記録媒
体の方が、磁気ヘッドと軟磁性膜で形成される下地膜と
の相互作用により、優れた記録再生特性を示すことが知
られている（例えば、特開昭５２−７８４０３号公
報）。従って、垂直磁気記録媒体の場合、垂直磁化膜の
下に軟磁性下地膜（裏打ち膜）を設ける方法も広く検討
されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来、軟磁性
下地膜としては高透磁率かつ高飽和磁束密度であること
が好ましいが、上記従来技術の２層構造の垂直磁気記録
媒体を用いて記録再生実験を行なうと、スパイク状ノイ
ズが観測される。このスパイク状ノイズは、垂直磁化膜
のみの単層構造の垂直磁気記録媒体では、観測されない
ことが知られている。このノイズは、軟磁性下地膜と、
その上の垂直磁化膜との相互作用により生ずるものでは
なく、軟磁性膜に起因したものである。また、このノイ
ズは、媒体中で一様に発生するものではなく、磁壁の存
在する部分で発生し、磁壁のない部分には発生しないこ
とが知られている（特公平３−５３６８６号公報）。こ
のノイズは、バルクハウゼンノイズと呼ばれ、磁壁移動
が不可逆に起こることに起因している。

【０００６】このバルクハウゼンノイズの発生を抑制す
るためには、垂直磁化膜の下地膜である軟磁性膜中の磁
壁移動を抑制する、あるいは磁壁を全く無くす構造にす
ればよい。

【０００７】この磁壁構造を無くすために、軟磁性膜と
してＣｏやＣｏＰｔの微粒子を利用したグラニュラー構
造を有する垂直磁気記録媒体も考えられている。このよ
うなグラニュラー構造の膜中の磁性材として、高Ｈｋを
有したＣｏ、ＣｏＰｔ等のハード磁性粒子を非常に小さ
な超常磁性粒子に近い粒径にすることが考えられる。こ
の場合、室温近傍では軟磁性粒子としての振る舞いを示
させることは、一見可能であるように見えるが、そのよ
うなグラニュラー膜を下地膜として用いた場合、信号を
記録する際は、ハード層と同様に高速磁化反転でのＨ
ｃ、つまり、Ｄｙｎａｍｉｃ ｃｏｅｒｃｉｖｉｔｙ；
Ｈｃ０と通常測定でのＨｃとは大きく異なっていること
が分かってきた。

【０００８】本質的に、ハード磁性体である微小粒子
は、記録の際にはハード膜として作用するために磁壁は
出来ないが、ハード膜として上記磁性膜の記録過程に大
きく影響することから、記録転移磁壁、外部磁界等によ
る外乱の影響を受ける以前に、記録段階で記録パターン
が影響を受けて、微細なビットパターンを形成できない
ことが分かってきた。

【０００９】従って、グラニュラー構造をからなる下地
膜の場合、磁性膜のＨｋが小さいことが必要であり、グ
ラニュラー下地膜において下地膜最上層を母材で覆うこ
とで、表面の平滑度が良好な磁性膜を作成することが可
能となってきた。

【００１０】しかし、軟磁性膜である下地膜をグラニュ
ラー構造とすることで、ノイズの影響を小さくすること
が可能ではあるが、非磁性母材によって磁性膜を希釈し
た形となり、連続膜と比較すると膜としての平均のＢｓ
が小さくなってしまうという問題も見えてきた。

【００１１】そこで、本発明では、非磁性母材中のＨｋ
の小さな軟磁性微粒子が分散した構造をもった軟磁性下
地膜であるグラニュラー膜の更に下層に軟磁性部粒子の
連続膜を設けることにより、垂直記録ヘッドと共に記録
磁界を発生する際のヨークとしての軟磁性層の役割を補
うことが可能となる。

【００１２】また、軟磁性下地膜を、上層をグラニュラ
ー膜、下層を連続膜の複合構造にすることで、ヘッドの
メインポールから出た磁束が、上層グラニュラー膜中の
透磁率の高い磁性粒子部分に集中し、粒間部分の非磁性
母材は通らずに下部の連続磁性膜中を通り、ヘッドのリ
ターンポールに戻るため、軟磁性膜表面でのヘッド磁界
集中効果を得ることが可能である。

【００１３】このように本願は、軟磁性下地膜としては
高透磁率かつ高Ｂｓであることが好ましいが、磁壁が生
じることによる磁壁移動、磁壁の揺らぎによるノイズ発
生、外乱による磁壁移動によって起こる磁性膜の記録パ
ターンへの悪影響（消磁、上書き等）を無くし、低ノイ
ズで高密度記録が可能な磁気記録媒体を提供することを
目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、本発明の垂直磁気記録媒体は、基板と、こ
の基板上に少なくとも１層以上の下地膜を有し、この下
地膜上に磁性膜を有する磁気記録媒体において、前記基
板上に設けられた軟磁性下地膜と、前記軟磁性下地膜
は、非磁性母材中に軟磁性金属粒子が分散したグラニュ
ラー構造を有する上層と、連続膜構造を有する下層とで
構成されることを特徴とする。

【００１５】このような構成により、軟磁性下地膜を磁
壁が存在しないグラニュラー構造とすることで、ノイズ
を小さく出来るとともに、非磁性母材で有効Ｂｓが希釈
され小さくなることを、下層にノイズの影響が出ない程
度の連続軟磁性膜を設けることで補うことが可能とな
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の実
施形態を説明する。

【００１７】図１は本発明に係る垂直磁気記録媒体の断
面図である。

【００１８】この垂直磁気記録媒体１は、基板２と、基
板２上に順次、軟磁性下地膜３と、垂直磁化膜４、保護
膜５とからなる積層構造を備える。

【００１９】基板２としては、ガラス、アルミニウム、
シリコン、プラスチック、合成樹脂などを用いることが
できる。基板２の形状は、ディスク、テープ、ドラムの
いずれでもよい。本発明の垂直記録媒体１を構成する軟
磁性下地膜３および垂直磁化膜４は、スパッタ法、真空
蒸着法、ガス中スパッタ法、ガスフロースパッタ法等の
物理蒸着法により形成することができる。垂直磁化膜４
の磁性体としては、少なくともＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉから選
択された少なくとも一種類の元素を含有する強磁性体材
料、例えば、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＴａＰ
ｔ、ＣｏＮｉＴａ、ＣｏＰｔ等があげられる。軟磁性下
地膜３は、非磁性母材中に軟磁性体を分散させたグラニ
ュラー構造から成る上層部３ａと、軟磁性体の連続構造
による下部層３ｂの２層構造をとっている。

【００２０】軟磁性下地膜３の上層部３ａ、下層部３ｂ
を構成する軟磁性体としては、少なくともＣｏ、Ｆｅ、
Ｎｉから選択された少なくとも一種類の元素を含有する
軟磁性材料、例えばＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｎＮｂ
等が用いられる。また、上層部３ａの非磁性母材には、
Ａｇ、Ｔｉ、Ｒｕ、Ｃ等の非磁性金属やその化合物、ま
たは酸化物、窒化物、フッ化物、炭化物、例えば、Ｓｉ
Ｏ２、ＳｉＯ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、Ｔｉ
Ｎ、ＢＮ、ＣａＦ、ＴｉＣ等が用いられる。

【００２１】特に、母材に垂直磁化膜４の結晶性・配向
性制御の役割を兼用させた材料、例えばＴｉ、ＴｉＮと
いった材料を用いた場合、軟磁性下地膜３と垂直磁化膜
４、及び記録ヘッド磁極と軟磁性下地膜３のスペーシン
グを小さくし、軟磁性下地膜３としての効率を上げると
共により高密度記録が可能になる。また、軟磁性下地膜
３と垂直磁化膜４との間に、Ｔｉ、非磁性ＣｏＣｒ等の
垂直磁化膜４の結晶性・配向性を制御するための中間層
を設けることも可能である。

【００２２】次に、以下に示すようにＡ〜Ｃの３種類の
磁気記録媒体を作成し、それぞれの磁気記録媒体を評価
した。

【００２３】（サンプルＡ）基板２として、２．５イン
チガラス、軟磁性下地膜３は軟磁性材料としてＣｏＦｅ
ターゲット、非磁性母材としてＴｉＮターゲットを用
い、軟磁性下地膜３の下層として形成される連続軟磁性
膜３ｂとしてＣｏ８０Ｆｅ２０を、軟磁性下地膜３の上
層として形成されるグラニュラー軟磁性膜３ａとしてＣ
ｏ８０Ｆｅ２０とＴｉＮの製膜後の体積組成比が６０：
４０となるように調整したコンポジットターゲットを用
いて、対向静止マグネトロンスパッタ法で製膜した。

【００２４】具体的には、Ａｒガス雰囲気中でガラス基
板２上に、Ｃｏ８０Ｆｅ２０ターゲットを用いて１００
ｎｍの連続軟磁性膜３ｂを製膜し、続けて、グラニュラ
ー軟磁性膜３ａを１００ｎｍ製膜した。その上に連続し
て垂直磁化膜４としてＣｏＰｔ２０Ｃｒ１６合金ターゲ
ットを用いて、Ａｒガスに酸素を微量添加した混合ガス
中でＣｏＰｔ２０Ｃｒの垂直磁化膜４を５０ｎｍ製膜
し、最後にＣ保護膜を８ｎｍ製膜した。

【００２５】次に、以下に示すような複数の垂直磁気記
録媒体１を作成し、その磁気特性と膜構造を比較検討し
た。

【００２６】作成した膜の磁気特性はＶＳＭ（Ｖｉｂｒ
ａｔｉｎｇ Ｓａｍｐｌｅ Ｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅ
ｒ）で、膜構造はＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を用い
て調べた。

【００２７】基板２上に上記第１の実施形態におけるグ
ラニュラー軟磁性層３ａのみを、１０、５０、１００、
２００、４００、６００ｎｍ製膜した垂直磁気記録媒体
１と、それぞれのグラニュラー軟磁性膜３ａと基板２と
の間、すなわちグラニュラー軟磁性膜３ａの下層に連続
軟磁性膜３ｂを５０ｎｍ製膜した垂直磁気記録媒体１の
ノイズ測定を行なった。

【００２８】それぞれの媒体の軟磁性下地膜３全体の飽
和磁化をＭｓとした時の軟磁性下地膜３の膜厚との関係
を図３に、ＤＣノイズをＮｄｃとした時の軟磁性下地膜
３の膜厚との関係を測定した結果を図４に示す。

【００２９】グラニュラー軟磁性膜３ａのみを用いた垂
直磁気記録媒体１のノイズは非常に小さく、膜厚と共に
若干増加した。これに対しグラニュラー軟磁性膜３ａの
下層に連続軟磁性膜３ｂを製膜した垂直磁気記録媒体１
においては、グラニュラー軟磁性膜３ａの膜厚が１０ｎ
ｍのもののノイズは、グラニュラー軟磁性膜３ａのみを
用いた垂直磁気記録媒体１のそれと比較して２倍程度と
大きくなっていたが、５０ｎｍでやや小さくなり、１０
０ｎｍ以上でグラニュラー軟磁性膜３ａのみを用いた垂
直磁気記録媒体１と同程度のノイズレベルになった。

【００３０】これは、グラニュラー軟磁性膜３ａの下層
に製膜した連続軟磁性膜３ｂに起因するノイズの影響が
大きく現れたもので、グラニュラー軟磁性膜３ａが薄い
場合には下層の連続軟磁性膜３ｂのノイズが、その上層
に製膜されたグラニュラー軟磁性膜３ａの表面まで漏洩
しているのではないかと考えられる。また、グラニュラ
ー軟磁性膜３ａがある程度厚くなると、上述した漏洩の
影響を無視できる状態になっていると考えられる。

【００３１】この膜厚は、軟磁性下地膜３のＢｓ、透磁
率、グラニュラー軟磁性膜３ａの膜厚、グラニュラー軟
磁性膜３ａ内の磁性粒子の体積含有率等で決まると考え
られる。

【００３２】次に上述したグラニュラー軟磁性膜３ａと
連続軟磁性膜３ｂが複合された軟磁性下地膜３上に垂直
磁化膜４を製膜した垂直磁気記録媒体１のノイズ特性を
調べた。測定には、再生ギャップ長０．５μｍ、再生ト
ラック幅０．８μｍのＧＭＲヘッドと、主磁極膜厚０．
４μｍ、記録トラック幅２μｍの単磁極ヘッドを用い
て、浮上量４０ｎｍでスピンスタンドを使用して測定を
行なった。記録密度２５０Ｋｆｃｉで記録したときのＳ
０／ＮｍＲＭＳを測定した。

【００３３】次に、上述した垂直記録媒体１のＳ０／Ｎ
ｍを微分した分解能を測定した結果について図５を用い
て説明する。

【００３４】上述した垂直磁気記録媒体１のＳ０／Ｎｍ
を微分した分解能ＰＷ５０を測定したところ、５０ｎｍ
以下では連続軟磁性膜３ｂのノイズの影響が大きいため
ＰＷ５０は悪いが、１００ｎｍ以上ではグラニュラー軟
磁性膜３ａと連続軟磁性膜３ｂが複合された軟磁性下地
膜３を用いた垂直磁気記録媒体１のほうが、グラニュラ
ー軟磁性膜３ａのみを軟磁性下地膜３として用いた垂直
磁気記録媒体１よりもＰＷ５０は小さくなることが分か
った。

【００３５】上述した垂直磁気記録媒体１において、非
磁性母材をＳｉＯ２としたコンポジットターゲットを用
いて、ＲＦスパッタにより軟磁性下地膜３のグラニュラ
ー軟磁性膜３ａを構成する製膜した。この垂直磁気記録
媒体１の磁気特性と低域でのノイズ、更にＰＷ５０を測
定した結果、母材にＴｉＮを用いた場合とほとんど違い
は現れなかった。しかし、５００Ｋｆｃｉ以上の高域に
おいては、ＴｉＮを母材として用いた垂直磁気記録媒体
１は、ノイズとＰＷ５０の増加がみられ、ＳｉＯ２を母
材として用いた垂直磁気記録媒体１は、高域でもノイズ
もＰＷ５０も良好であった。

【００３６】また、高域記録させたときのオーバーライ
ト特性が、ＴｉＮを母材として用いた垂直磁気記録媒体
１では２０ｄＢ程度であったのに対し、ＳｉＯ２を母材
として用いた垂直磁気記録媒体１では３０ｄＢ程度の値
を示しており、高周波では渦電流が発生し、低抵抗のＴ
ｉＮを母材として用いる垂直磁気記録媒体１では記録が
不十分であることが分かった。これに対し、高抵抗のＳ
ｉＯ２を母材として用いられる垂直磁気記録媒体１は渦
電流の発生が抑制されるため十分に記録できたと考えら
れる。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、軟
磁性下地膜をグラニュラー軟磁性膜のみを用いた垂直磁
気記録媒体によって、ノイズの影響をある程度小さくす
ることが可能であるが、非磁性母材で磁性膜を希釈した
かたちとなっているため、連続膜と比較すると膜として
の平均のＢｓが小さくなってしまっていた。これを、軟
磁性下地膜をグラニュラー軟磁性膜（上層）と連続軟磁
性膜（下層）の２層構造とすることで、下層の連続軟磁
性膜がヨークとしての軟磁性下地膜の役割を補う形とな
り、上記の不具合を解消することができた。

【００３８】また、軟磁性下地膜の上層をグラニュラー
軟磁性膜、下層を連続軟磁性膜の２層の複合構造とする
ことで、軟磁性下地膜表面での磁界集中効果を得ること
が可能となり、垂直磁気ヘッドの主磁極から出た磁束
が、上層のグラニュラー軟磁性膜の透磁率の高い磁性粒
子部分に集中し、粒子間部分の非磁性母材を通らずに、
下層の連続軟磁性膜中を通り、垂直磁気ヘッドのリター
ンポールに戻ることになり、低ノイズでかつ高密度記録
が可能の磁気記録媒体を提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る垂直磁気記録媒体の構成を示す断
面図。

【図２】図１の断面Ａ部分の拡大模式図と正面図。

【図３】本実施例と従来例の垂直磁気記録媒体における
飽和磁化Ｍｓとグラニュラー下地膜の膜厚との関係を説
明する図。

【図４】本実施例と従来例の垂直磁気記録媒体における
ノイズ発生状態とグラニュラー下地膜の膜厚との関係を
説明する図。

【図５】本実施例と従来例の垂直磁気記録媒体における
ＰＷ５０とグラニュラー下地膜の膜厚との関係を説明す
る図。

【符号の説明】

１………垂直磁気記録媒体 ２………基板 ３………軟磁性下地膜 ３ａ……グラニュラー軟磁性膜（上層） ３ｂ……連続軟磁性膜（下層） ４………垂直磁化膜 ５………保護膜 ６………軟磁性粒子

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、この基板上に少なくとも１層以
   上の下地膜を有し、この下地膜上に磁性膜を有する磁気
   記録媒体において、 前記基板上に設けられた軟磁性下地膜と、 前記軟磁性下地膜は、非磁性母材中に軟磁性金属粒子が
   分散したグラニュラー構造を有する上層と、連続膜構造
   を有する下層とで構成されることを特徴とした磁気記録
   媒体。
2. 【請求項２】 前記軟磁性下地膜を形成する上層グラニ
   ュラー軟磁性膜の磁束密度が、下層連続膜の飽和磁束密
   度より等しいか大きいことを特徴とした請求項１記載の
   磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 前記軟磁性下地膜を形成する上層グラニ
   ュラー軟磁性膜中の軟磁性金属粒子の体積含有率が、４
   ０％以上８７％以下であることを特徴とした請求項１記
   載の磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 前記軟磁性下地膜を形成する上層グラニ
   ュラー軟磁性膜中の軟磁性金属粒子の粒径が、５ｎｍ以
   上４０ｎｍ以下であることを特徴とした請求項１記載の
   磁気記録媒体。
5. 【請求項５】 前記軟磁性下地膜を形成する上層グラニ
   ュラー軟磁性膜の非母性材に高電気抵抗材料を用いたこ
   とを特徴とした請求項１記載の磁気記録媒体。